Made available in DSpace on 2014-12-17T15:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoCO_DISSERT.pdf: 1224385 bytes, checksum: e81346840baebc6b478b882c9d426669 (MD5) Previous issue date: 2012-04-13 / The general objective of this dissertation is to analyze the metaphysical aspects of "rational mechanics" of Isaac Newton, clarifying, by scientific and philosophical discourse, their main elements, with emphasis to the presence of one entity infinitely rational behind all the phenomena of nature, and to the Newton's insight as certain empiricist which, however, accepts deductions metaphysics; a philosopher-scientist. The specific objectives are detailed below: a) brief presentation of the development of modern science, since the Pre-Socratics, seeking to understand the historical conjecture that enabled the rise of Newtonian mechanics; b) presentation of the elements of scientific methodology and philosophical, aimed at comprehension of certain "Newtonian methodology", understanding how this specific methodology able to present empirical aspects, mathematics, philosophic and religious in communion; c) to understand, from the Newtonian concepts, both concerning man's role in the world as the "notional notions" of mass, space, time and movement, necessary for analysis and understanding of certain metaphysical aspects in the Newtonian physics; d) to present the Newtonian concepts related to the ether, to understand why it necessarily assumes metaphysics characteristics and mediation between the bodies; e) to present and understand the factors that lead the empiricist Newton to assume the religion in his mechanics, as well as, the existence and functions of God in nature, to object to the higher content of his metaphysics; f) to highlight the metaphysical elements of his classical mechanics, that confirm the presence of concepts like God Creator and Preserver of the natural laws; g) at last, to analyze the importance of Newton to the modern metaphysics and the legacy to philosophy of science at sec. XVII to science contemporary / O objetivo geral dessa disserta??o ? analisar os aspectos metaf?sicos da mec?nica racional de Isaac Newton, esclarecendo, pelo discurso cient?fico e filos?fico, os seus elementos principais, com destaque para a presen?a de uma entidade infinitamente racional por tr?s dos fen?menos de toda a natureza, e para a percep??o de Newton como certo empirista que, no entanto, aceita dedu??es metaf?sicas; um fil?sofo-cientista. Os objetivos espec?ficos podem ser assim enumerados: a) breve apresenta??o do desenvolvimento da ci?ncia moderna, desde os pr?-socr?ticos, buscando compreender os aspectos hist?ricos que possibilitaram o surgimento da mec?nica newtoniana; b) apresenta??o dos elementos da metodologia cient?fica e filos?fica, visando ? compreens?o de certa metodologia newtoniana , compreendendo como essa metodologia espec?fica consegue apresentar aspectos emp?ricos, matem?ticos, filos?ficos e religiosos; c) exposi??o, a partir dos conceitos newtonianos, do papel concernente ao homem no mundo e das no??es nocionais de massa, espa?o, tempo e movimento, necess?rios ? an?lise e compreens?o de certos aspectos metaf?sicos na f?sica de Newton; d) elucidar os conceitos newtonianos referentes ao ?ter, para entendermos por que ele assume necessariamente caracter?sticas metaf?sicas e de media??o entre os corpos; e) apresentar e compreender os fatores que levam o empirista Newton assumir a religi?o na sua mec?nica, bem como, a exist?ncia e fun??es de Deus na natureza, para objetar o conte?do maior de sua metaf?sica; f) evidenciar os elementos metaf?sicos de sua mec?nica cl?ssica, que confirmam a presen?a de conceitos como Deus Criador e Preservador das leis naturais; g) por fim, analisar a import?ncia de Newton para a metaf?sica moderna e a heran?a da filosofia da ci?ncia do s?culo XVII para a ci?ncia contempor?nea

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-02T12:49:23Z No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-04T15:16:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T15:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PoincyanaSonalyBessaDeHolanda_DISSERT.pdf: 3471213 bytes, checksum: d12fe151d13d0d2fef6e1270f2c6bfbb (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / O Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / O estudo proposto abordar? a an?lise mec?nica, morfol?gica e tintorial de fios e tecidos de malha (estrutura Jersey) produzidos com a fibra de meta-aramida. Inicialmente fios fiados de meta-aramida foram caracterizados atrav?s da an?lise de t?tulo, tor??o e tra??o. Em seguida uma estrutura de malha jersey foi desenvolvida em um tear circular com o intuito de realizar o tingimento deste material com diferentes classes de corantes. Devido a grande dificuldade para se tingir a fibra de meta-aramida, foi proposto um pr?-tratamento com o polieletr?lito cloreto de poli (dialil dimetil am?nio) PDDACL. Posteriormente as amostras antes e ap?s funcionaliza??o e tingimento, foram caracterizadas por meio de ensaios mec?nicos (tra??o, alongamento, fric??o, pilling) e f?sico-qu?micos (an?lise termogravim?trica, calorimetria diferencial de varredura, ?ngulo de contato, espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier), complementados por microscopia eletr?nica de varredura. Os tingimentos foram realizados com corantes ?cido, disperso e b?sico em temperaturas 110/120/130?C. Sendo a classe do corante ?cido, utilizada para o planejamento experimental 3?, a fim de se otimizar o processo de tingimento para a obten??o de elevados valores de for?a color?stica. Os efeitos qu?micos da funcionaliza??o da meta-aramida com PDDACL contribu?ram para os melhores resultados obtidos nos valores de for?a color?stica, alcan?ando K/S de 80,38 no ponto ?timo ? 50min, 70?C e com uma concentra??o de 5% spm de PDDACL. As propriedades mec?nicas dos substratos tratados com PDDACL e tintos n?o foram alteradas. Todavia, foi observada uma diminui??o na forma??o de pilling, aumento na hidrofobicidade e uma melhor uniformidade do tingimento nas amostras previamente tratadas. A fibra de meta-aramida degradou a temperaturas superiores a 500?C, e quanto as an?lises de FTIR n?o foi poss?vel identificar novas bandas al?m das presentes no espectro obtido da amostra in Natura, mesmo ap?s a funcionaliza??o. Com rela??o a solidez ? lavagem observou-se uma queda nos valores de K/S, de aproximadamente 3 vezes, por?m a amostra funcionalizada manteve valores de for?a color?stica 2,3 vezes superiores aos valores da amostra sem funcionaliza??o. / This study deals with a mechanical, morphological and tinctorial analysis of yarns and fabrics (Jersey Knit) produced with meta-aramid fiber. Initially, meta-aramid yarns were characterized by titration, torsion and tensile analysis. Aiming to dye the yarns with different dyes, a structure of jersey knit has been developed by using a round loom. Due to the difficulty to dye the meta-aramid fiber, a pre-treatment with a polyelectrolyte poly (diallyl dimethyl ammonium chloride) (PDDACL) has been proposed. Afterwards, the samples have been characterized before and after functionalization and dyeing by mechanical (traction, elongation, friction, pilling) and physical-chemical tests (thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, contact angle, Fourier-transform infrared spectroscopy(FTIR)), complemented by scanning electron microscopy. The dyeing process has been performed with different dyestuff, such as acid dyes, reactive and basic at temperatures 110/120/130?C. In order to optimize the dyeing process by obtaining high values of color strength, the acid dye class has been used in the 3? experimental design. The chemical effects of the functionalization of meta-aramid with PDDACL contributed to the best results obtained in the color strength values reaching k/s of 80.38 at an optimum point at 50min, 70?C and with a concentration of 5% spm of PDDACL. The mechanical properties of the substrates treated and dyed with PDDACL were not altered. However, we have been observed a decrease in pilling, increase in hydrophobicity and better uniformity of dyeing. The meta-aramid fiber degraded at temperatures higher than 500 ? C, and for the FTIR analysis has been not possible to identify the presence of new bands besides those present in the spectrum obtained from the in-nature sample, even after functionalization. Regarding wash fastness, we have been observed a decrease in K/S values of approximately 3 times was observed, but the functionalized sample maintained values of Color strength 2-3 times higher than the values of the sample without functionalization.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-10-25T22:17:09Z No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-12-16T17:35:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-16T17:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoamirHenriqueDaSilva_DISSERT.pdf: 9007663 bytes, checksum: ce59a7e4a57c0371a40582679bbe98f0 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / O concreto ? um material comp?sito de matriz cer?mica e refor?o tamb?m cer?mico, que se caracteriza por apresentar o chamado comportamento mec?nico quase fr?gil. Suas propriedades s?o determinadas pela sua microestrutura, que pode ser controlada pela rela??o ?gua/cimento, tamanhos dos agregados, pela adi??o de modificadores, como a s?lica ativa, entre outros. Do ponto de vista do comportamento mec?nico, o concreto ? relativamente pouco estudado em rela??o ? tenacidade ? fratura. Neste trabalho ? estudada a rela??o entre a adi??o de diferentes teores de s?lica ativa e o comportamento mec?nico (resist?ncia ? compress?o axial e resist?ncia ? tra??o na flex?o) e a tenacidade ? fratura - utilizando corpos de prova do tipo ?short-rod?, com entalhe Chevron (KICV) - de concreto aplicado em pavimentos rodovi?rios r?gidos. Para tanto, foi produzido um total de 150 corpos de prova, sendo 45 cilindros de 15 x 30 cm, nos ensaios de compress?o axial; 45 prismas de 15 x 15 x 50 cm, nos ensaios de tra??o na flex?o; 45 do tipo ?short-rod? para a determina??o do KICV, a partir de um tra?o base (0%) e adi??es de 3, 6, 9 e 12% de adi??o de s?lica ativa, em rel??o ? massa de cimento. Os ensaios mec?nicos foram realizados aos 7 e aos 28 dias de idade. Al?m disso, as diferentes composi??es foram avaliadas do ponto de vista das respectivas massas espec?ficas, ?ndice de absor??o e ?ndice de vazios, sendo, para tanto, moldados 15 cilindros de 15 x 30cm para os ensaios de massa espec?fica, absor??o e ?ndice de vazios. Em rela??o ? prepara??o das amostras, verifica-se que a adi??o de s?lica ativa provocou uma queda no abatimento do concreto, revelando uma redu??o na consist?ncia do material, o que requereu um aumento na rela??o ?gua/cimento, para manter este abatimento constante. Em rela??o ? estrutrura do concreto, verifica-se um aumento na massa espec?fica, seguida de uma redu??o no ?ndice de absor??o e no ?ndice de vazios, com o incremento dos percentuais de s?lica ativa. Em rela??o ao comportamento mec?nico, verifica-se que a resist?ncia ? compress?o axial e a resist?ncia ? tra??o na flex?o apresentaram tend?ncia de crescimento com o aumento do percental de s?lica ativa, tanto para as amostras com 7 e 28 dias de idade. No caso das amostras ensaiadas com 28 dias de idade, em ambas as situa??es, todos os resultados m?nimos obtidos atenderam ?s especifica??es t?cnicas m?nimas exigidas para a aplica??o em pavimentos r?gidos. Em rela??o ? tenacidade ? fratura, verifica-se valores coerentes com aqueles mostrados pela literatura e, a exemplo da resist?ncia mec?nica, verifica-se tamb?m uma tend?ncia de crescimento dos valores obtidos, ? medida que se aumenta os teores de s?lica. A melhoria incremental do comportamento mec?nioc, tenacidade ? fratura e das propriedades f?sicas do concreto est? associados aos efeitos f?sicos e qu?micos da s?lica ativa, respons?vel pela redu??o de poros e pelo aumento da resist?ncia na interface argamassa/aglomerado. / The concrete is a ceramic matrix reinforced with ceramic aggregate compound type, characterized by a quasi-brittle mechanical behavior. Its physical and mechanical properties are established by its microstructure, controlled by the water/cement ratio, aggregate size and shape, by the use of modifiers like silica fume, etc. The literature show improvements in the mechanical strength, durability and density of cement portland concretes modified with silica fume. The rigid road pavements is shortly used in Brazil, which demand the enlargement of the research and development field associated with it, including materials, processing and physics and mechanics properties. In this work is studied the relationship between the addition of different amounts of silica fume (a mixture basis, with 0%, and additions of 3, 6, 9 and 12%, relative to the cement mass) and mechanical strength (resistance to axial compression, fc, and tensile strength in bending, fct) and fracture toughness - using specimens of type "short-rod" with Chevron notch, calculated from the maximum load (KICVM), and physical properties (specific gravity , absorption index and void index) of portland cement concrete applied in road rigid pavements. The chemical composition of gross materials, the concrete phases and microstructure are analyzed using the XRF, XRD and SEM techniques. The mechanical tests were performed at 7 and 28 days of concrete age. The slump test value was defined by technologic demand of the road operational execution as fixed value of 50 +/- 10 mm, obtained by initial value of water/cement ratio equal to 0,47, which suffer a small change caused by the increasing in the silica fume content that decrease the specified concrete slum test value. The growth of the silica fume content caused a decrease in the values of absorption index (a reduction in the porous volume), flexural tensile strength, and axial compressive strength and in the values of the fracture toughness. Moreover, in all of the concrete types, the minimum values of fctMk surpass the technical value required by rigid pavements (fctMk ? 4,5 MPa) and the fracture toughness values were coherent with the literatures data. These improving in the mechanical behavior and in the physical properties of the concretes are associated to physical and chemical effects promoted by silica addition in the concrete structure, characterized by a pores volume reduction and by a strengthening of matrix/aggregate interface, as demonstrated by SEM fractography analysis of the different concretes. A preliminary production cost of concretes analysis, based on the simplified Westergaard Theory to design a single plate of concrete, appointed out the economic viability of the use of silica fume as a modifier of concrete of portland cement, up to certain levels, in the construction of road rigid pavements in the State of Rio Grande do Norte / Brazil.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-20T20:04:26Z No. of bitstreams: 1 JorgeLuizFerreiraRabelo_DISSERT.pdf: 1612263 bytes, checksum: 6cc24412ce62d41f9b0296434c43d86f (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-22T19:57:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JorgeLuizFerreiraRabelo_DISSERT.pdf: 1612263 bytes, checksum: 6cc24412ce62d41f9b0296434c43d86f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T19:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JorgeLuizFerreiraRabelo_DISSERT.pdf: 1612263 bytes, checksum: 6cc24412ce62d41f9b0296434c43d86f (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Investigou-se o desenvolvimento de uma cadeira personalizada para acionamento, acelera??o e desacelera??o de uma m?quina de costura utilizada por parapl?gico na confec??o de vestu?rio. Observou-se uma efici?ncia comprovadamente similar entre indiv?duos com e sem defici?ncia ao executarem tarefas id?nticas. Discutem-se aspectos fisiol?gicos, ergon?micos, tribol?gicos e legais da inser??o de pessoas com problemas de defici?ncia f?sica. Avalia-se o n?vel de satisfa??o desses seres humanos no posto de trabalho em que se assegura uma acessibilidade confi?vel, atrav?s de um projeto eficiente, personalizado e de baixo custo. / The development of a custom chair to drive, acceleration and deceleration of a sewing machine used by paraplegic in making clothing is the aim of this investigation. It was observed a similar proven efficiency between individuals with and without disabilities to perform similar tasks. Physiological, ergonomic, tribological and legal aspects of the integration of people with physical problems are discussed. The evaluation of the level of satisfaction of these human beings in the workplace that ensures a reliable accessibility, through efficient design, customized and low cost is also presented in this work.

Este trabalho busca aplicar técnicas de confiabilidade ao problema de grupo de estacas utilizadas como fundação de estruturas correntes. Para isso, lança-se mão de um modelo tridimensional de interação estaca-solo onde estão presentes o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e o método dos Elementos Finitos (MEF) que atuam de forma acoplada. O MEC, com as soluções fundamentais de Mindlin (meio semi-infinito, homogêneo, isotrópico e elástico-linear é utiliza), é utilizado para modelar o solo. Já o MEF é utilizado para modelar as estacas. Definido o modelo de funcionamento estrutural das estacas, parte-se para a aplicação de métodos trazidos da confiabilidade estrutural para avaliação da adequabilidade em relação aos estados limite de serviço e estados limites últimos. Os métodos de confiabilidade utilizados foram o Método de Monte Carlo, o método FOSM (First-Order Second-Moment) e o método FORM (First-Order Reliability Method). / This work seeks to apply reliability techniques to the problem of piles groups used as current structures foundation. For this, makes use of a three-dimensional model of pile-soil interaction with the boundary element method (BEM) and the finite element method (FEM) working coupled. The BEM, with Mindlin fundamental solutions (semi-infinite medium, homogeneous, isotropic and linear elastic) is used to model the soil. The MEF is used to model the piles. Defined the model of structural functioning of the piles, the aim goes to the application of structural reliability for assessing the adequacy of the serviceability limit states and ultimate limit states. Reliability methods used were the Monte Carlo method, the FOSM (First-Order Second-Moment) method and the FORM method (First-Order Reliability Method).

O tema desta pesquisa refere-se ao tratamento numérico de estruturas de pavimentos, dando ênfase à utilização do método dos elementos de contorno - MEC para o tratamento de elementos planos, enquanto os elementos lineares serão tratados através do método dos elementos finitos - MEF. Busca-se contribuir com uma série de trabalhos realizados nesta área, principalmente com a consideração do efeito da excentricidade do eixo neutro das barras em relação à superfície neutra da placa somando-o, portanto, ao fenômeno de flexão desta última. A técnica de acoplamento dos elementos estruturais utilizada foi a técnica das sub-regiões, que facilita a visualização do problema da combinação e viabiliza o uso da técnica de condensação estática na resolução do sistema de equações. / This research refers to the numeric analysis of structures, emphasizing the use of the boundary element method - BEM - in the discretization of the plates, while the linear elements wil be formulated through the finite element method - FEM. The aim is to contribute with a number of works related to this subject, specially in the consideration of the effect of the stiffeners eccentricity in relation to the plates neutral surface, in addition to its bending state. The tool adopted to fulfill the coupling among these kinds of structural elements is the well-known sub region or multi-domain technique, which works well with the static condensation technique for solving the sparse system of equation generated.

Neste trabalho, é desenvolvido um programa de computador para a análise estática e tridimensional de problemas de interação solo-estrutura. O programa permite considerar várias camadas de solo, cada qual com características físicas diferentes. Sobre este solo, o qual pode conter estacas, podem ser apoiados diversos tipos de estruturas, tais como placas e até um edifício. Todos os materiais considerados são homogêneos, isotrópicos, elásticos e lineares. O solo tridimensional é modelado com o método dos elementos de contorno (MEC), empregando as soluções fundamentais de Kelvin e uma técnica alternativa na consideração do maciço não-homogêneo. Esta técnica, que é uma contribuição original deste trabalho, é baseada no relacionamento das soluções fundamentais de deslocamento dos diferentes domínios, permitindo que sejam analisados como um único sólido sem a necessidade de equações de equilíbrio e compatibilidade. Isso reduz o sistema de equações final e melhora a precisão dos resultados, conforme comprovado nos exemplos apresentados. Para reduzir o custo computacional sem prejudicar a precisão dos resultados, é utilizada uma malha de elementos de contorno infinitos (ECI) nas bordas da malha de ECs para modelar o comportamento das variáveis de campo em longas distâncias. A formulação do ECI mapeado utilizado é outra contribuição original deste trabalho, sendo baseado em um EC triangular. É demonstrado por meio de exemplos que tal formulação é eficiente para a redução de malha, contribuindo de forma significativa na redução do custo computacional. Todas as estruturas que interagem com o solo, incluindo as de fundação, são simuladas empregando o método dos elementos finitos (MEF). Cada estaca é modelada como uma linha de carga empregando um único elemento finito com 14 parâmetros nodais, o qual utiliza funções de forma do quarto grau para aproximar os deslocamentos horizontais, do terceiro grau para as forças horizontais e deslocamentos verticais, do segundo grau para as forças cisalhantes verticais e constantes para as reações da base. Este elemento é empregado em outros trabalhos, no entanto os autores utilizam as soluções fundamentais de Mindlin na consideração da presença da estaca no solo. Desta forma, a formulação desenvolvida neste trabalho com as soluções fundamentais de Kelvin pode ser considerada mais uma contribuição original. No edifício, que pode incluir um radier como estrutura de fundação, são utilizados dois tipos de EFs. Os pilares e vigas são simulados com elementos de barra, os quais possuem dois nós e seis graus de liberdade por nó. As lajes e o radier são modelados empregando elementos planos, triangulares e com três nós. Nestes EFs triangulares são superpostos efeitos de membrana e flexão, totalizando também seis graus de liberdade por nó. O acoplamento MEC/MEF é feito transformando as cargas de superfície do MEC em carregamentos nodais reativos no MEF. Além de exemplos específicos nos Capítulos teóricos, um Capítulo inteiro é dedicado a demonstrar a abrangência e precisão da formulação desenvolvida, comparando-a com resultados de outros autores. / In this work, a computer code is developed for the static analysis of three-dimensional soil-structure interaction problems. The program allows considering a layered soil, which may contain piles. This soil may support several structures, such as shells or even an entire building. All materials are considered homogeneous, isotropic, elastic and linear. The three-dimensional soil is modeled with the boundary element method (BEM), employing Kelvin fundamental solutions and an alternative multi-region technique. This technique, which is an original contribution of this work, is based on relating the displacement fundamental solution of the different domains, allowing evaluating them as an unique solid and not requiring compatibility or equilibrium equations. In such a way, the final system of equations is reduced and more accurate results are obtained, as demonstrated in the presented examples. In order to reduce the computational cost maintaining the accuracy, an infinite boundary element (IBE) mesh is employed at the BE mesh limits to model the far field behavior. The mapped IBE utilized, based on a triangular EC, is another original contribution of this work. In the presented examples it is demonstrated that this IBE formulation is efficient for mesh reduction, implying on a significant computational cost reduction. All structures that interact with the soil, including the foundations, are simulated with de finite element method (FEM). The piles are modeled using a one-dimensional 14 parameter finite element, with forth degree shape functions for horizontal displacement approximation, third degree shape functions for horizontal forces and vertical displacement, second degree shape functions for vertical share force, and constant for the base reaction. This element is employed in other works, however the authors utilize Mindlin fundamental solutions for the pile presence consideration in the soil. In such a way, the formulation developed in this work with Kelvin fundamental solutions may be considered one more original contribution. The building, which may include a radier as a foundation structure, is modeled using two types os FEs. Piles and beams are simulated using bar FEs with two nodes and six degrees of freedom per node. The radier and pavements are modeled employing plane triangular three-node FEs. In these FEs plate and membrane effects are superposed, totalizing six degrees of freedom per node. FEM/BEM coupling is made by transforming the BEM tractions in nodal reactions in the FEM. Even though specific examples are presented in the theoretical Chapters, a role Chapter is dedicated for demonstrating the formulation accuracy and coverage. In most examples, the results are compared with the ones obtained by other authors.

Neste trabalho, uma abordagem micromecânica com aproximação da geometria dada por funções de Bézier triangulares com continuidade geométrica G1 é inserida ao Método dos Elementos de Contorno, o qual é aplicado em problemas da elastostática tridimensional. Para consideração do efeito microestrutural, foi utilizado a teoria gradiente elástica simplificada de Aifantis, a qual é uma particularização da teoria geral de Mindlin. Nesta teoria, um argumento variacional é estabelecido para determinar todas as possíveis condições de contorno, clássica e não-clássica, para o problema de valor de contorno geral. A partir deste argumento, a solução fundamental da elasticidade gradiente é explicitada e com o auxílio da identidade integral recíproca é construído a representação integral de contorno. Para tornar o problema de valor de contorno bem-posto, em adição à representação integral de contorno para deslocamento, uma segunda representação integral para derivada normal do deslocamento foi utilizada. Expressões integrais para deslocamento e tensão em pontos internos são apresentadas. Todos os núcleos das equações integrais são explicitamente desenvolvidos. Para a discretização do MEC foram utilizados elementos triangulares curvos, aproximados tanto para a geometria quanto para os parâmetros físicos por funções de Proriol (com características espectrais) e por funções aqui chamadas de Polinomiais, onde esta última é construída a partir de uma base nodal equidistante e pela imposição da partição da unidade. Entretanto estas funções aproximadoras garantem apenas continuidade C0 entre os elementos triangulares, ou seja, a garantia da continuidade do plano tangente não necessariamente é satisfeita. Com o objetivo de anular o termo de integral de linha presente na formulação microestrutural, a hipótese de superfície suave se faz necessária e assim funções de Bézier com continuidade geométrica G1, a qual depende apenas da posição e das normais dos nós nos vértices da malha triangular é utilizada. Para auxiliar na obtenção das coordenadas e das normais nodais para geometrias complexas foi utilizado o software de computação gráfica BlenderTM 2.7, o qual foi acoplado ao programa do MEC elastostático gradiente. Na sequência foi verificada, por meio de exemplos, a suavidade na intersecção entre os elementos triangulares G1 e estes foram comparados com as aproximações de Proriol e Polinomial. Em seguida, as singularidades presentes nas soluções fundamentais foram tratadas através da expansão em série de Laurent aplicada à técnica de subtração de singularidade. Condições necessárias e suficientes para a convergência das expansões em série das soluções fundamentais, estimador do erro para estas expansões, assim como, a correlação matemática entre o tamanho da malha e o parâmetro micromecânico g foram estabelecidos. Expressões explicitas da série de Laurent dos núcleos das integrais singulares e hipersingulares do MEC clássico e não clássico foram apresentadas. A verificação do tratamento da singularidade aplicado a elementos triangulares curvos foi realizada, tanto na direção radial quanto na direção angular. E pôde ser observado que ocorre uma perda de eficiência no tratamento da singularidade na direção angular, devida a presença do efeito de camada limite para elementos curvos distorcidos. Entretanto, este efeito de quase singularidade pode ser amenizado por meio da abordagem micromecânica, uma vez que foi observado menor presença do efeito da camada limite à medida que o parâmetro g é diminuído. Por último, foi desenvolvido um programa na linguagem FORTRAN 11.0, o qual contempla as abordagens clássica e micromecânica com continuidade geométrica G1. Sua validação foi feita por meio de exemplos considerados Benchmarks. / In this work, a micromechanical approach with approximation of geometry solved by Bézier triangular functions that guaranty continuity G1 is inserted to the Boundary element Method (BEM). This formulation is applied in three-dimensional elastostatic problems. The simplified elastic gradient theory proposed by Aifantis, which is a particularization of the general theory of Mindlin is used to consider the microstructural effect. In this theory a variational argument is established to determine all possible boundary conditions, classical and non-classical, for the general boundary value problem. From this argument, the fundamental solution of the gradient elasticity is explicited and by the reciprocal integral identity the boundary integral representation is achieved. In addition to the boundary integral representation for dispacement, a second integral representation regarding its normal derivative is used to make the well-posed boundary value problem. Integral expressions for displacement and stress on internal points are also presented. All kernels in the integral equations are explicitly developed. Curved triangular elements are used for the discretization of the BEM. The approximation of both the geometry and physical parameters is performed by Proriol functions (with spectral characteristics) and by Polynomial functions. The last is built from an equidistant nodal basis enforcing the partition of unity. However these approximating functions ensure only C0 continuity between the triangular elements, that is, the tangent plane continuity assurance is not necessarily satisfied. In order to cancel line integral terms in the microstructural approach, the hypothesis of smooth surface is required and thus Bézier function with geometric continuity G1, which depends only on the position and the normal of the nodes at the vertices of the triangular mesh is used. In this study the computer graphics software called BlenderTM 2.7 is used to assist in obtaining coordinates and normal vectors at nodes when complex geometries are analyzed. BlenderTM 2.7 is coupled to the gradient elastic BEM program. The smoothness of the resulting mesh using G1 elements is compared to Proriol and Polynomial approximations by means of simple examples. The singularities present in the fundamental solutions are treated by employing the expansion in Laurent series and the singularity subtraction technique. Necessary and sufficient conditions for the convergence of expansions in series of fundamental solutions, error estimator for these expansions, as well as the mathematical correlation between the size of the mesh and the micromechanical parameter, g, are established. Explicit expressions of Laurent series of the classical and micromechanical kernels forthe singular and hipersingular BEM integrals are presented. Treatment of singularity, both in the radial direction and in the angular direction, applied to curved triangular elements is verified. It can be observed that there is a loss of efficiency in the treatment of singularity in the angular direction, due to the presence of the boundary layer effect for distorted curved boundary elements. However, this nearly singularity effect could be alleviated by micromechanics approach, since minor boundary layer effect was observed as the parameter g is decreased. Finally, using FORTRAN 11.0 language, a computational code is developed, which includes the classic and micromechanics approach with geometric continuity G1, and its results are validated by means of Benchmark examples.

Apresenta-se neste trabalho, uma formulação de cascas laminadas anisotrópicas enrijecidas ou não, considerando-se não-linearidade física com lei de fluxo não-associativa e acoplamento com meio contínuo tridimensional viscoelástico. Para tanto, são desenvolvidos elementos finitos triangulares planos com aproximação cúbica de variáveis para modelagem das cascas e elementos de barra de mesma aproximação para os elementos de barra geral (enrijecedores). A cinemática de laminados, ou Reissner geral, é utilizada para ambos possibilitando a representação de estruturas enrijecidas excentricamente e consideração de elementos compostos de camadas com diferentes propriedades físicas e espessuras, tornando-se assim a formulação aplicável a um grande número de problemas. Com relação à plasticidade na casca, adota-se o critério de Tsai-Wu para materiais anisotrópicos gerais, obtendo-se expressões fechadas para o multiplicador plástico com fluxo não-associativo. Nas barras, critérios uniaxiais são considerados, desprezando-se a contribuição do cisalhamento na plastificação. Para estes elementos, permite-se a utilização de diagrama multilinear para a relação tensão x deformação. A modelagem do meio contínuo viscoelástico é realizada utilizando-se elementos de contorno triangulares com aproximação linear de variáveis. As soluções fundamentais de Kelvin e de Mindlin são apresentadas e implementadas. O acoplamento foi realizado utilizando-se técnica de matriz de rigidez equivalente, proporcionando uma contribuição direta das matrizes do MEC na matriz de rigidez do MEF. Exemplos gerais são resolvidos para a verificação e validação da formulação proposta e implementada / This work presents an anisotropic laminated stiffened shell formulation, considering physical non-linearity with non-associative law, coupled to viscoelastic three-dimensional continuum medium. Plane triangular finite elements with cubic approximation for nodal variables are developed to model the shell. Bar elements with the same approximation are derived for the general bar element. Laminated kinematics is used for both elements, making possible the representation of eccentrically stiffened structures and the consideration of composed elements with different properties and thickness for each layer. Therefore, the formulation is applicable for a large number of problems. In order to model plasticity in shell, the Tsai-Wu criterion for general anisotropic materials is adopted. Closed expression for the plastic multiplier using non-associative law is founded. For bars, uniaxial criterion is considered, and shear contribution for plasticity is neglected. For these elements, the use of multilinear stress x strain relation is developed. The viscoelastic continuum is modeled by triangular boundary elements with linear approximation of variables. The fundamental solutions of Kelvin and Mindlin are presented and implemented. The coupling is made by the equivalent stiffness matrix method, making possible a direct contribution of the BEM matrix on the FEM stiffness matrix. General examples are presented to verify and validate the proposed formulation

O objetivo central deste trabalho é o estudo da interação do solo com a estrutura. Para tanto, são introduzidos mais recursos na ferramenta numérica desenvolvida no trabalho de Almeida (2003a). O solo é modelado pelo método dos elementos de contorno (MEC) tridimensional, aplicando a solução fundamental de Kelvin. É possível analisar problemas nos quais o solo é composto por camadas de diferentes características físicas, apoiadas em uma superfície de deslocamento nulo e enrijecidas por elementos de fundação, também modelados pelo MEC tridimensional. A superestrutura tridimensional, diferentemente do modelo utilizado em Almeida (2003a), é simulada pelo método dos elementos finitos (MEF), sendo composta por elementos planos e reticulares com seis graus de liberdade por nó. Também é introduzido no programa o recurso de simular um número qualquer de blocos, modelados pelo MEC tridimensional, apoiados sobre o solo. Estes blocos podem ser utilizados como elementos de fundação para o edifício, permitindo estudar a interação do solo em conjunto com os blocos e o edifício. São analisados alguns exemplos, nos quais é validada a formulação empregada e é demonstrada a necessidade de se considerar a interação do solo com a estrutura em problemas práticos de engenharia / The main objective of this work is to study the soil structure interaction problem. For such, more resources in the numerical tool developed in Almeida (2003a) are introduced. The soil is simulated by the three-dimensional boundary element method (BEM), applying Kelvin’s fundamental solution. It is possible to analyze problems in which the soil is composed by layers of different physical characteristics, supported by a rigid and adhesive interface and reinforced by foundation elements, also simulated by the three-dimensional BEM. The three-dimensional superstructure is simulated using the finite element method (FEM), with shell and frame elements with six degrees of freedom by node. This model is different of the one used in Almeida (2003a). It is also introduced in the program the resource to consider blocks, simulated by the three-dimensional BEM and supported by the soil. These blocks can be used as foundation elements for the building, coupling the non-homogeneous soil-foundation-blocks-superstructure system as a whole. Some examples are analyzed, in order to validate the theory employed and demonstrate the necessity of considering the soil structure interaction in practical problems of engineering